bc10-router/ネットワークパフォーマンス測定 のバックアップ(No.1)

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  • 1 (2013-01-10 (木) 17:01:55)

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labs.beatcraft.com
bc10-router

bc10-routerのネットワークパフォーマンス測定 †

bc10-router/arago-projectとPCを使用し各ネットワークパフォーマンスを測定しました。

本稿ではその際のネットワーク構成、測定機器、測定ツールや測定手順について記載をします。

ネットワーク構成、機器接続構成 †

ネットワーク構成と測定機器、測定ツールについて記載をします。
ネットワーク構成は以下のとおりです。

測定機器 †

スループットの測定では測定ツールを動作させるマシンの処理能力が影響するため、
テストに使用する機器のスペック、処理能力を以下に挙げます。

bc10-router

• CPU : ARMv7 Processor rev 3 (v7l)　（OMAP3530 600MHz）
  
  • BogoMIPS : 585.04
    
• OS : arago-projectベースLinux
  
  • kernel : 3.3.7
    
• USBACパワードHUB
  
• WAN側インタフェース : USB-Ethernetアダプター バッファロー LUA3-U2-ATX（ASIX AX88772）
  
• LAN側インタフェース（アクセスポイント） : USB Wi-Fi アダプター バッファロー WLI-UG-G301N（Ralink 2870USB）
  
  

PC1

• CPU : Intel(R) Atom(TM) CPU N280 @ 1.66GHz
  
  • CPU MHz : 800.000 x2
    
  • BogoMIPS : 3324.89
    
• OS : Ubuntu 12.04(32bit)
  
  • kernel : 3.2.0-34-generic-pae
    
• ネットワークインタフェース : Atheros Communications Inc. AR8132 Fast Ethernet
  

PC2

• CPU : Intel(R) Atom(TM) CPU N270   @ 1.60GHz
  
  • CPU MHz : 800.000 x2
    
  • BogoMIPS : 3191.84
    
• OS : Ubuntu 12.10(32bit)
  
  • kernel : 3.5.0-19-generic
    
• ネットワークインタフェース : USB Wi-Fi アダプター LAN-W150N/U2IPH（Ralink 2870USB）
  

測定ツール †

測定に使用したアプリケーションは以下のものです。

iperf †

http://iperf.sourceforge.net/
The National Laboratory for Applied Network Research(NLANR).Distributed Applications Support Team(DAST).
（すでにこの組織/Projectは終了し現在は存在しません。）
で開発され、オープンソース・ソフトウェアとしてメンテナンスが続けられているネットワークスループット測定ツールです。
サーバ機能とクライアント機能を持ち、同じコマンドをネットワークの各終端でサーバとクライアントとして動作させ
２点間のスループットを測定することができます。

• コマンド実行例
  
  • サーバ側
    

    # iperf -s
    ------------------------------------------------------------
    Server listening on TCP port 5001
    TCP window size: 85.3 KByte (default)
    ------------------------------------------------------------
    [  4] local 192.168.0.121 port 5001 connected with 192.168.0.138 port 57944
    [ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
    [  4]  0.0-10.1 sec   113 MBytes  93.9 Mbits/sec

    
    実行するとクライアントからの通信を待ち受け、通信を受けると測定結果を表示します。
    default では TCP port5001 を待ち受けます。
    
    
  • クライアント側
    

    # iperf -c 192.168.0.121
    ------------------------------------------------------------
    Client connecting to 192.168.0.121, TCP port 5001
    TCP window size: 20.7 KByte (default)
    ------------------------------------------------------------
    [  3] local 192.168.0.138 port 57944 connected with 192.168.0.121 port 5001
    [ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
    [  3]  0.0-10.0 sec   113 MBytes  94.4 Mbits/sec

    
    指定したサーバ側に向けて10秒間にどれだけのデータを送ることができたかでスループットを計測します。
    

nuttcp †

http://www.nuttcp.net/nuttcp/Welcome%20Page.html
ttcpを改良したnttcpを元に開発されたネットワークパフォーマンス測定ツールです。
iperfと同様、同じnuttcpコマンドを一方のPCではサーバとして実行し、
もう一方のPCからサーバの待ち受けしているPCへ通信を行いベンチマークを測定します。

• コマンド実行例
  
  • サーバ側
    

    # nuttcp -S

  • クライアント側
    以下の実行例では -i で1秒ごとに状況を表示させています。

    # nuttcp -i1 192.168.30.1
       3.4375 MB /   1.00 sec =   28.8239 Mbps     0 retrans
       4.2500 MB /   1.00 sec =   35.6477 Mbps     0 retrans
       4.4375 MB /   1.00 sec =   37.2260 Mbps     0 retrans
       4.0000 MB /   1.00 sec =   33.5599 Mbps     0 retrans
       4.1875 MB /   1.00 sec =   35.1245 Mbps     0 retrans
       4.6250 MB /   1.00 sec =   38.7930 Mbps     0 retrans
       5.0625 MB /   1.00 sec =   42.4717 Mbps     0 retrans
       4.7500 MB /   1.00 sec =   39.8342 Mbps     0 retrans
       4.8750 MB /   1.00 sec =   40.8950 Mbps     0 retrans
       4.9375 MB /   1.00 sec =   41.4344 Mbps     0 retrans
    
      44.8750 MB /  10.07 sec =   37.3973 Mbps 3 %TX 18 %RX 0 retrans 2.07 msRTT

    
    10.07秒で44.8750MBのデータを送信しているので37.3973Mbpsの速度が出ています。
    TXはクライアント側のCPU使用率、
    RXはサーバ側のCPU使用率、
    retransはTCP再送パケット数
    msRTTは往復遅延時間(RoundTripTime/micro second単位)
    です。

測定手順 †

ルーターとしてのパフォーマンスを測定するためには、上記ネットワーク構成図の
bc10-router を挟んだ WAN側 PC1 と LAN側 PC2 の間で測定ツールを動作させ、
スループットを測定する必要があります。

また、ルーターとしてのパフォーマンス上
ネットワークの経路のどの部分がボトルネックになっているかを調べるため、
・WAN側インタフェース間 PC1 --- bc10-router eth0
・LAN側インタフェース間 bc10-router wlan0 --- PC2
のスループットも測定します。

測定結果 †

測定は
WAN側: サーバ動作
LAN側: クライアント動作
で行い、10回試行した平均求めています。
iperf はクライアント側で表示された計測値を使用しています。

PC1---bc10-router eth0間 †

• iperfによる測定
  WAN側: PC1 iperf -s
  LAN側: bc10-router iperf -c 192.168.0.121
  

  回	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	Avg.
  Mbps	94.3	94.4	94.3	94.4	94.5	94.5	94.5	94.4	94.5	94.5	94.4

  
  
• nuttcpによる測定
  WAN側: PC1 nuttcp -S
  LAN側: bc10-router nuttcp 192.168.0.121
  

  回	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	Avg.
  Mbps	93.8193	93.8823	93.8867	93.8905	93.8875	93.8842	93.8800	93.8964	93.8765	93.8819	93.8785
  %TX	51	50	50	50	50	50	49	50	50	49	49.9
  %RX	23	23	23	23	23	23	23	23	23	23	23
  retrans	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
  msRTT	0.73	0.85	1.17	0.92	0.89	0.89	0.89	1.04	0.85	1.37	0.96

  
  

有線接続のため変動はほとんどなく、100Mの性能上限までスループットが出ています。　

bc10-router wlan0---PC2間 †

• iperfによる測定
  WAN側: bc10-router iperf -s
  LAN側: PC2 iperf -c 192.168.30.1
  

  回	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	Avg.
  Mbps	25.9	23.9	18.5	18.8	20.1	18.2	20.0	19.2	18.4	21.3	20.4

  
  
• nuttcpによる測定
  WAN側: bc10-router nuttcp -S
  LAN側: PC2 nuttcp 192.168.30.1
  

  回	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	Avg.
  Mbps	18.8347	17.9976	19.0259	19.7316	18.6814	19.8820	20.3099	20.0888	18.5085	21.3733	19.4434
  %TX	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
  %RX	10	9	10	10	10	10	10	10	10	11	10
  retrans	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
  msRTT	2.62	1.48	1.65	1.83	1.73	1.75	1.64	5.18	1.68	1.47	2.10

  
  

bc10-routerのAPは11nで設定してあり、クライアントのPC2もワンストリームの11nで接続していますが
11gの最高実効性能を少し上回る程度のスループットしか出ていません。
無線ルーターとしてはこの通信区間が速度のボトルネックになっています。

PC1---(bc10-router)---PC2間 †

• iperfによる測定
  WAN側: PC1 iperf -s
  LAN側: PC2 iperf -c 192.168.0.121
  

  回	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	Avg.
  Mbps	25.1	23.1	25.6	22.8	22.2	22.7	19.5	19.0	17.8	20.7	21.85

  
  
• nuttcpによる測定
  WAN側: PC1 nuttcp -S
  LAN側: PC2 nuttcp 192.168.0.121
  

  回	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	Avg.
  Mbps	26.7209	21.7524	23.4219	23.3507	22.5851	21.9455	19.2291	20.6303	19.0659	19.6408	21.8342
  %TX	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
  %RX	8	7	7	7	7	7	6	6	6	6	6.7
  retrans	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
  msRTT	1.80	1.79	1.71	2.02	2.16	4.13	1.77	1.80	1.93	2.21	2.13

  
  

測定ツールのサーバ側、クライアント側ともCPU処理性能がbc10を上回るPCで動作させて測定しているため、
bc10-router wlan0--PC2間よりスループットが上回っています。
AP-PC2間が無線LANのため周囲の電波状況によりやや大きな変動がありますが、22Mbps前後のスループットが出ています。

更新記録 †

2012/12/14 初稿公開
2012/12/18 文言追加修正
2013/01/08 文言修正

BC::labsへの質問は、bc9-dev ＠ googlegroups.com　までお願い致します。

   

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